[发明专利]用来制造石英玻璃体的方法

说明书

本发明涉及一种用来制造石英玻璃体的方法，它借助于将SiO₂颗粒附着在围绕自身纵向轴线旋转的圆柱芯棒的圆柱外表面上借此形成一个带有内孔穴并基本呈圆筒状的多孔坯件，及取走芯棒并烧结坯件。

该石英玻璃体的特征为，它是一个合成玻璃制成的中空圆筒或棒，或者是一个用于光学玻璃纤维制品的预成型件。石英玻璃中空圆筒在光学和化学工业的多种零件中被用作中间产品。通常，石英玻璃中空圆筒的制造方法为：将SiO₂颗粒附着在一根细长的棒状或管状载体(芯棒)上从而形成一个多孔的中空圆筒状坯件(积炭体)，并在最终制造阶段烧结该坯件。载体在烧结之前或之后被取走。为了从坯件制造出棒或者预成型件，在烧结过程期间或者在本方法的一个单独的步骤中收缩该坯件的孔穴。多孔坯件或已烧结的中空圆筒还能被收缩到一根预制棒上。通常，在收缩前需要进行处理，以便清理内表面和/或使内表面平滑。一种已知的用来将处理气体引入孔穴的工艺采用埋入端部处的夹持器构件以及一根焊接在坯件上的所谓的筒管。

从DE-A1 197 51 919可以得知一种用来制造上述类型石英玻璃体的方法。在这种方法中，使用一把火焰水解(作用)喷枪来将多个SiO₂颗粒层附着在一根稍呈圆锥形的芯棒表面上，该芯棒的两端被夹紧在一台车床中并且围绕其纵向轴线旋转，结果在此工序中由于沿着芯棒纵向轴线的往复运动而生成一个SiO₂颗粒的纵向多孔坯件。

为了在附着SiO₂颗粒以后的处理步骤中保持和搬运多孔坯件，多个石英玻璃夹持器构件被结合到坯件的端部之中。为此目的，芯棒穿过衬套状夹持器，而且在附着阶段期间该夹持器变为部分埋入正在连续形成的坯件之中。为了在坯件和两个夹持器之间提供坚固和稳定的连接，邻近坯件端部的区域用辅助喷枪进行加热，从而有效地收缩坯件。附着一旦完成，就取走芯棒，并烧结和收缩坯件。在这些处理步骤中夹持器构件能使坯件保持按铅垂方向悬挂或者按水平方向支承。

根据这种已知方法制造的两端夹持器构件相当费工，成本高昂。通常，方便的做法是不使用埋入的夹持器构件，而是在端部焊接一根石英玻璃制成的所谓的筒管，处理气体能通过筒管送入内部孔穴。为了将筒管焊接在端部上，只需要加热坯件的相应端部并软化石英玻璃即可。然而，当石英玻璃软化时孔穴的内部可能闭合，在其内直径相当小时尤其如此，这意味着内孔穴几乎不可能再造，因而该坯件必需废弃。

本发明的目的是改进已知的制造石英玻璃体的方法，致使筒管能方便地焊接到坯件的端部。

本发明在上文提及方法的基础上解决了这项任务，其方法为，用一个与芯棒同速旋转的成形构件围绕正在连续成形的坯件一端处的芯棒，这个成形构件被设计成具有一个面对坯件的芯区，该芯区变为至少部分地埋入正在连续成形的坯件的端部内并呈可拆卸连接形式。因此，当该成形构件在烧结步骤之前被取走时，就已经有效地扩大了与成形构件芯区相配的内孔穴。

在本发明方法中，坯件内孔穴变为在端部处扩大，因此能减少石英玻璃在内孔穴被加热和软化时闭合的危险，从而简化了筒管在坯件相应端部处的安装工作。

扩大坯件端部借助于一个成形构件，该成形构件全部或部分地埋入在将SiO2颗粒附着到正围绕自身纵向轴线旋转的芯棒圆柱表面期间连续成形的坯件端部之中。然而，为了在后期处理时容易取走成形构件，埋入的成形构件被安装成可取消连接的形式，不与坯件进行牢固连接。

一旦取走成形构件，坯件内孔穴的扩大后形状就显露出来。该孔穴扩大部分的几何形状与成形构件芯区埋入坯件范围的形状互补。芯区能变成全部或部分地埋入坯件。

无论成形构件由单独零件或几个零件制成并不重要，关键在于在附着和取走该构件之后，坯件的内孔穴已被扩大。

芯区的外部几何图形决定坯件端部处内孔穴扩大区域的形状。最好是，芯区被设计成是围绕芯棒纵向轴线旋转对称的，以致于内孔穴扩大部分也是旋转对称的，借此为在加热期间温度分布也旋转对称作好有效的准备，这简化了将筒管焊接到坯件的工序。

如果成形构件芯区被设计成朝该成形的坯件逐渐变细，这样埋入正在连续成形的坯件的成形构件就容易被取走。芯区可以是连续或渐次地，即呈台阶形地逐渐变细。

作为一种非常令人满意的方法，成形构件的芯区被成形为类似于一个圆锥体。截顶圆锥形圆锥体芯区也已被证实是非常合适的。这种类型的成形构件制造方便并且特别容易从坯件中取出。